太陽能LED路燈智能控制系統研究

夏春

摘 ?要：眾所周知，太陽能作為無窮無盡的綠色能源被廣泛應用于各領域，路燈照明領域更不可避免地需要參與。（威廉莎士比亞、哈姆雷特、太陽名言）（）LED燈以耗能少、壽命長、環保的優點進入了無數家庭。這兩者因特定的特殊關聯而一致，可以提高LED燈的利用率，節約一些資源，因此受到了越來越多的關注。但是，由于設計的特殊性，這種燈看起來非常不穩定，如果不采取相應的措施，不僅不能起到應有的作用，反而會增加額外的費用，因此，設計專業的智能LED太陽能路燈控制器是非常迫切的。本文基于太陽能LED路燈智能控制系統研究展開論述。

關鍵詞：太陽能LED路燈;智能控制;系統研究

引言

太陽能路燈不污染環境，不受供電影響，而且取之不竭用之不盡，目前在國內太陽能路燈已經有了成功的應用案例，但在能源的有效利用方面考慮的還不充足，控制系統正處于研究和開發階段。窄帶物聯網（NB-IoT）具有廣覆蓋、低成本和低功耗的優勢，可在現有的GSM網絡、LTE網絡上進行部署，其網絡升級方便快捷，比較適合用來構建智能路燈通信網絡。該文提出了基于窄帶物聯網的路燈監控系統，實現了分時段自動開關，對路燈的狀態、電量、故障可自動檢測，并將采集的信息發送到云平臺，使路燈管理和維護更加便捷。

1路燈控制器的設計原則

太陽能路燈是利用太陽能作為能源的路燈，不受電力影響，不污染環境，太陽能具有無窮的特點，可以有效地解決照明領域的能源不足問題。目前太陽能路燈在國內已有成功的應用實例，但基本上沒有考慮能源的有效利用，控制系統也處于研究和開發階段。本文設計的太陽能LED路燈系統是C8051F852主控制器，可智能管理LED路燈控制，有效防止蓄電池因充電不當而縮短壽命，通用性高。智能LED太陽能路燈使用太陽能電池供電，其照明系統由太陽能電池板、控制器等6個板組成，特別是系統采用時電互補方式，可以彌補太陽能組件的不足。也就是說，電力系統在太陽能電力不足的情況下自動切換到市電，對LED太陽能路燈的普及具有非常重要的意義。為了實現更好的服務質量，需要設計專用控制器。該特殊控制器可以根據環境溫度自動調節充電電壓，通過收集重要參數進入專用系統做出運算決定，從而準確控制溫度補償補償。該控制器應用于路燈領域，不僅有助于減少不必要的投資，還能獲得節能和減排效果。路燈控制器的設計原則如下：①控制器的基本功能是延長系統壽命，包括系統完成充電和放電控制，實現準確的LED驅動功能。②控制器的可靠性可以保證系統抵御極端環境因素的攻擊，防止系統損傷，長期穩定運行。③控制器的智能使系統能夠根據收集到的各種數據自動調整工作狀態，以最大限度地實現智能控制和節能。④控制器的人機功能可以保證對系統的綜合監控等功能。

2太陽能路燈照明

太陽能路燈照明是綠色環保的照明模式，是幾乎沒有污染的綠色城市照明方式。太陽能路燈主要通過太陽能電池板平時接受太陽光，通過轉換器設備將被太陽能電池吸收的光能轉換成電能，儲存在太陽能電池中，晚上消耗太陽能電池儲存的電能，提供電能。這種照明方式的另一個優點是節約成本。太陽能照明路燈網絡與城市電路照明模式建設初期所需的巨大工作量相比，不需要鋪設電纜供電或安裝路燈電源設備，從而減少建設工作量。此外，太陽能照明路燈還構成相關的檢測設備，通過感光儀器檢測光線強弱，并進行自發光開關柜工作，實現自動化工作。但是太陽能照明的模式也有局限性。首先，太陽能路燈對周圍環境的開放性很高。如果周圍環境不夠寬廣，太陽能電池板照射的光能量就會減少，從而減少太陽能電池儲備的電力，使太陽能路燈無法在晚上獲得足夠的電力。因此，太陽能照明路燈不能放置在市中心地區，只能放置在輔助干線等相對寬敞、較少的道路上。（大衛·亞設，Northern Exposure（美國電視連續劇），太陽名言）其次，太陽能板和太陽能電池等輔助設備精度高，需要定期人工維修，人工維修難度高，維護費用高。最后，太陽能路燈的地區布局將受到該地區氣候條件的影響。如果將太陽光路燈放置在地勢低、氣候潮濕、多雨的地方，太陽光面板就會吸收光能，電池不足，不僅會影響夜間工作，還會大大提高太陽能路燈的故障頻率。

3蓄電池充電控制模塊軟硬件設計

根據實際需求，晚上需要打開LED照明時，太陽能電池板開放電壓約為2.1伏。電池充滿后，開放電壓約為13.6伏。白天接收太陽輻射時，利用光伏效應原理制作的太陽能電池板將太陽能轉換為電能輸出[9-10]。單片機通過AD采樣，在電池電壓低于13.6V時，使用電池充電控制模塊為電池充電。蓄電池兩端電壓為13.6V時，停止對蓄電池充電，有效防止因過度充電而縮短蓄電池壽命。由于蓄電池內部電阻相對固定，對太陽能電池板輸出特性的影響可以忽略不計。根據太陽能電池板和蓄電池的特性，該項目設計采用恒流充電法，充電時間長，但白天一般不需要照明，因此不會影響系統的正常運行。

4做好電路控制設計

一般來說，太陽能LED路燈系統使用的電路系統電壓比較低，根據電氣電壓標準，公共設施類似電氣設備的電壓都在220V到330V之間，自身消耗電流不到工作電流的1%。在此基礎上，太陽能LED路燈系統在安裝公共照明設施時也要合理控制電路?？傊?，太陽能LED路燈的控制電路主要由集成運算放大器組合組成，該控制系統下的電氣設備無一例外地由硬件組成，成本低，控制力強，易于維護，日常管理等優點引起了許多電器生產企業的關注。在此基礎上，為了有效地提高路燈的功率，必須調整電路控制系統。例如，在設計太陽能LED路燈的控制電路時，必須檢查蓄電池援助的電容能力，以確保充電放電特性良好的同時，有非常好的電壓回歸。設計時要采用發光二極管等質量好的部件，同時配置指示電路。這可以最大限度地減少太陽能LED路燈因充電放電時間過長而產生的不利影響。另外，要根據蓄電池和光源的特點，及時調整耗電量電流，使太陽能LED路燈系統在陰天或雨季正常使用。這一點是沒有電路控制設計的照明系統不能做到的，在太陽輻射較低的季節，這種照明系統的蓄電池充電效果明顯降低，電壓增加，能耗上升，不能正常使用太陽能LED路燈系統，長時間的高負荷運轉也可以縮短壽命。（David aser，Northern Exposure）。

結束語

隨著現代化科學技術和物聯網技術的不斷發展，城市建設迅速發展，路燈是城市的重要設施，城市路燈管理問題也成為重中之重。中國路燈總體數量巨大，且存在高能耗和高維護費用的問題。目前從技術層面看，在節能方面還有較大空間，所以如何有效且高效的進行路燈管理成了需要迫切解決的問題。傳統的路燈大多不能實現單燈控制功能，難以實現精細化的管理。近年來圍繞節能控制和通信技術展開了相關研究，在解決路燈系統的節能和智能管理問題上，發揮著重要作用并不斷發展創新。

參考文獻

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